铜导线熔痕组织结构特征的分析研究.pdf

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1、j爨氡翻簿孥谚帮铜导线熔痕组织结构特征的分析研究张明(公安部沈阳消防研究所，辽宁沈阳110034)摘要：通过对火灾中铜导线熔痕的组织结构进行X射线角一反射角一)；为X射线波长。衍射仪分析，找出了铜导线一次短路熔痕、二次短路熔痕、火烧熔痕在物相组成、晶面取向和晶格畸变等参数的特征规律，建立了铜导线熔痕组织特征的技术鉴定方法，为火灾物证鉴定提供定量技术依据。关键词：铜导线熔痕；物相分析；晶面取向；晶格畸变中图分类号：X928．7，TU998．12文献标志码：A文章编号：1009～0029(2014)05—0587—05图1布拉格公式示意图据相关统计数

2、据显示，电气火灾无论发生起数和直不同物质(物相)的原子大小和晶体结构不同，其d接财产损失都占据了各类火灾的首位。面对严峻的电气值也不一样。因此，当x射线波长保持不变时，则可测火灾形势，查清故障模式和起火原因，及时采取有效措定来求得晶面间距d值，进而成为应用X射线衍射分施，预防类似火灾事故的再次发生，保障人民生命安全，析方法确定物相组成的原理。由于火烧熔痕是在火场高减少社会财产的损失是目前火灾调查和预防工作的重温条件下完成的平衡再结晶过程，其内部晶体数量较多、点。能否准确地提取到电气火灾物证并进行识别，是电晶格畸变较小，而短路熔痕(一次短路熔痕和二

3、次短路熔气火灾调查的重要组成部分，甚至直接决定起火原因认痕)是在快速冷却条件下形成的，其形成过程较快，有一定的正确与否。对于电气火灾物证鉴定技术，经过我国定量的非晶态相残留，对晶体结构造成影响，致使结晶度科研人员的不懈努力，应用宏观分析、金相分析、形貌分应下降、微观残余应力应上升。析和成份分析等技术手段，已初步解决了电气火灾物证2试验样品制备与处理的定性和半定量鉴定问题，但尚有相当部分“灰色区域”笔者主要针对单股铜导线熔痕(包括火烧熔痕、一次痕迹的识别问题尚未得到解决。此外，由于现阶段只针短路熔痕和二次短路熔痕)组织结构的规律特点进行研对痕迹所呈

4、现的形态特征进行定性分析，受物证鉴定人究；通过模拟试验制备典型定性试验样品，应用XRD对员的经验、主观意识等因素影响，对于同一痕迹不同人员样品进行测试，总结不同性质铜导线熔痕组织结构规律可能给出不同意见，甚至截然相反的鉴定结论，对指导现特点，提出相应的识别依据。场勘验、查清起火原因增添了新的障碍。因此，需要开展2．1模拟试验样品制备更深层次研究以解决现有技术手段只能定性的问题。(1)铜导线试验样品。选取1．5mm。单股铜导线，在1样品特征规律的理论预见300、400、500、600、700、800、900℃真空状态下保温3O当铜导线熔痕(晶体)被

5、X射线照射时，其内部晶体min，并随炉冷却。中各原子的散射X射线会叠加起来。当x射线为单色(2)铜导线火烧试验样品。选取1．5mm单股铜导时，各原子的散射X射线发生干涉，在特定方向上产生线，在高温真空电阻炉中加热至1200。C，发生熔化，在强的X射线衍射线。铜导线熔痕多镜面的散射x射线熔断端部形成熔痕。的干涉，如图1所示。(3)铜导线短路熔痕试验样品。选取1．5mm。单股第一排晶面和第二排晶面的散射X射线干涉，只需铜导线，在常温和汽油喷灯火焰条件下，空载直接搭接短考虑第一排晶面和第二排晶面之间的面间距引起的光程路实验。差。当第一排晶面和第二排晶面

6、的光程差为2dsinO，当2．2样品处理与试验条件光程差等于波长的整数倍时，散射就加强，如式(1)所示。将制备的试验样品经镶嵌、预磨处理，用水平夹具固2dsin0=nA(1)定后，放置在X射线衍射仪(XRD)样品台上进行分析。式中：d为原子面的间距(晶面间距)；0为布拉格角(入射使用的XRD为日本理学UltimaIV型衍射仪；试验条件基金项目：公安部科技强警基础工作专项项目“铜导线熔痕组织结构特征的分析研究”(2011GABJC036)消防科学与技术2014年5月第33卷第5期587为40kV、40mA，步进值0．02。，扫描速度为10。／rai

7、n；探×1050测器为高速阵列探测器U／tex；数据分析软件采用MDI4OJade6．0，PDF卡片检索库为PDF2—2004。303测试结果与分析l65432l羹203．1物相组成蠹10主要进行了单股铜导线一次短路熔痕、二次短路熔痕和火烧熔痕熔化部位(区域)的XRD物相分析，找出其l030507090Ii0I3Ul50物相组成和含量的特征规律。入懿镱}03．1．1一次短路熔痕图4火烧熔痕的XRD图谱对1．5mm。单股铜导线一次短路熔痕模拟试验样品由图谱进行物相检索可知，火烧熔痕(区域)内主要分析图谱，如图2所示。由铜(Cu)和氧化亚铜(Cu0)

8、两相组成。经计算分析，二者相对含量Rc数值可由最低的4．0延伸至最高10．0范围内，绝大部分集中在4．5～6．5范围内。3．1．4对比分